2 [ 4]
用战略随着经济建设和国家政策的发展不断调整 , 不同土地利用类型的面积也呈现出阶段性的变化特 点( 见图 1 和表 2) 。滨海新区在不同年份的土地利 用面积存在较大变化, 本研究仅对 4 种土地利用类 型的演变趋势进行分析。 由图 1 和表 2 可见, 1979 2008 年, 滨海 新区 的建设用地面积大幅度增加 , 而林草地面积急剧下
IJI
%
0~ 100
斑块个数 ( NP) 、 斑块密度 ( P D) 、 边缘密度 ( ED) 、 香 农多样性指数( SH DI) 、 香农均匀度指数 ( SH EI) 、 周 长 面积分维数 ( P AFRAC) 、 分离度( SP L IT ) 、 蔓延 度指数 ( CONT AG) 、 斑块 结合度 指数 ( COH ENS ION) 等指标进行分析。在斑块类型级别上 , 还重点 选用了 某一 景 观类 型 面积 占景 观 总 面积 的 比 例 ( PL AND) 、 景观形状指数 ( L SI) 、 聚集度指数 ( A I) 、 散步与并 列指数 ( IJI) 等指 标进行研 究, 其表征 涵 义 见表 1。 2 结果与讨论 2. 1 土地利用变化分析 20 世纪 80 年代 至今, 天津滨海新区的土 地利
图1 1979 2008 年天津滨海新区土地利用类型的演变 表 2 1979 2008 年天津滨海 新区不同土地利用 类型面积变化
项目 变化值 / hm 2 年变化率 / % 土地利用类型 建设用地 26 239. 40 1. 78 湿地 9 610. 88 0. 45 农用地 16 802. 05 1. 07
在类型级别上等于景观中某一斑块 类型的斑 块总个数 , 在景观级 别上等于 景观 中所有的斑块总数。一般 N P 越大 , 景观的破碎化程度较高。 为单位面积上的斑块数目 , 表征了景观的完整性和破碎化。 为将不同斑块间的公共边长加和 再除以整 个景观面 积的所得 值。其值越 大 , 表 示斑块与外界物质能量的交换程度越高 , 斑块内部越稳定。 为景观级别上各斑块类型的面积比乘以其值的自然 对数之后的和 的负值。其值 越高 , 表明土地利用越丰富 , 破碎化程度越高。 为 SH DI 除以给定景观丰度下的最大可能多样性 ( 各 斑块类型均等分 布 ) 。当其 值较小时优势度一般较高 , 表明景观受到一种或少数 几种优势斑块类 型所支配 ; 其值趋近于 1 时优势度低 , 说明景观 中没有明 显的优势 类型且各 斑块类型 在景 观中均匀分布。 描述景观中斑块形状的复杂性。其值越小 , 斑块形状规律简单 , 受干扰程度大。
土地利用演变趋势, 并根据单一土地利用动态度来 研究一定时期内某一种土地利用类型的面积变化情 况, 即土地利用类型面积的变化率指数, 表达式为 : R= Ua - Ub Ua 1 T 100% ( 1)
式中 : R 为研究时段某一土地利用类型面积的变化 率指数 ; U a 和 U b 分 别为研究 时段开始 和结束时 该 种土地利 用类型 的面积 ; T 为研 究时 段。当 T 定 义为年时 , R 就表示该研究区域此类土地利用类型 面积的年变化率指数。式中单位 均根据实际计 算 确定。 运用 Spat ial A nalysis 模块生成滨海新区土地 利用栅格数据后 , 再利用 F ragstat s 软件对该区的景 观格局进行分析, 得出景观格局指数。土地利用变 化导致景观格局指数变化 , 并且影响整个区域的生 态功能。通过计算不同土地利用类型的景观格局指 数变化进而可分析滨海新区的生态环境变化。 根据本研究区特点 , 笔者在景观级别上选取了
第一作者 : 吕建华 , 女 , 1982 年生 , 博士研究生 , 研究方向为城市生态、 环境影响评价等。
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吕建华等
天津滨海新区土地利用及景观格局变化分析
表1
指标名称 NP PD ED SH D I 单位 个 个 / hm 2 k m/ km 2
本研究选取的景观格局指数及其表征涵义
表征涵义 指数范围 1 0 0 0
S HEI
0~ 1
PA FR A C SPLIT %
1~ 2 0~ 100
指某一景观类型中不同斑块数个 体分布的 分离度。分离 度越大 , 景 观分布 越复 杂 , 破碎化程度高。 描述了景观里不同斑块类型的团 聚程度或 延展趋势。一 般来说 , 高 蔓延度 值说 明景观中的某种优势斑块类型形成 了良好的 连接性 ; 反 之则表明 景观是具 有多 种要素的密集格局 , 景观的破碎化程度较高。 衡量景观类型的自然连接程度。关键类型占景观的比 例减少并分割成 不连接的 斑块 , 该值趋于 0; 关键类型占景观的比例增加 , 其值增加。
环境污染与防治
第 33 卷
第2期
2011 年 2 月
天津滨海新区土地利用及景观格局变化分析
吕建华 朱 坦 白宏涛 王会芝
( 南开大学环境科学与工程学院 , 天津 300071) 摘要
1979 利用天 津滨海 新区 1979、 1987、 1992、 1997、 2005、 2008 年 6 期 的卫星 遥感 ( T M ) 图像解 译数 据 , 并 在地 理信息 系统 2008 年的土地利用及景观 格局变化进行 了分析。结果表明 ,
。
天津滨海新区位于华北平原北部、 海河流域下 游, 天津市中心城区的东侧, 濒临渤海, 北与河北省 丰南县为邻, 南与河北省黄骅市相接, 地理坐标位于 北纬 38 40 至 39 00 , 东经 117 20 至 118 00 。随着 工业化、 城镇化的加速发展, 滨海新区的土地利用景 观格局发生了明显的变化。 笔者利用地理信息系统 ( GIS) 的 支持, 运 用景 观生态学的理 论和方法 , 引入景观格 局指数 , 运用 Fragst at s 软件对天津滨海 新区的土地 利用景观 格 局进行了分 析 , 旨在 掌握 研究 区新的 土地 利用 状 况, 探讨该区景 观时 空变 化与 生态过 程之 间的 关 联, 为当地未来土地利用发展方向和生态建设提供 科学依据。 1 数据来源及分析方法 1. 1 数据来源 本研究基础数据主要来源于天津滨海新区 1 5 万国家基础地理信息土地利用数据库 , 包括该区 1979 、 1987、 1992、 1997 、 2005、 2008 年的 6 期卫星遥 感( T M) 图像 , 此 外还包括相关的区划图 和参考资 料。在 ARCGIS 9. 3 软件支持下 , 运用 Spat ial A
CO N TA G
%
0~ 100
CO H EN SIO N PLA N D LSI AI % % %
0~ 100 0~ 100 1 0~ 100
为某一斑块类型的总面积占整个景 观面积的 百分比 , 是 帮助确定 优势景观 的依 据之一。 当景观中斑块形状不规则或者偏离正方形时 , 其值越大。 反映景观中不同斑块类型的非随 机性或聚 集程度。其值 小时 , 景观 多由许 多小 斑块组成 , 具有较大的随机特征 ; 其值 较大时 , 景 观则表现 出斑块聚 集而形 成少 数大斑块的趋势。 是描述景观空间格局最重要的指标之一。其值小时表 明某种斑块类型 仅与少数 几种其他类型相邻接 , 其值越大时表明各斑块之间的比邻概率越均等。
2
年 2 月
图2
1979 2008 年天津滨海新区景观级别指数分析结果
年均增加 0. 45% 。 2. 2 土地利用景观格局变化分析 景观生态格局的评价方法之一就是景观格局指 数法 , 它能够高浓度浓缩景观格局信息 , 反映其结构 组成和空间配置特征。用景观格局指数描述景观格 局及变化 , 建立格局与景观过程之间的联系, 是景观 生态学最常用的定量化研究方法。景观空间格局分 析对于大尺度区域生态环境现状及发展趋势分析都 是非常有效的手段之一。 2. 2. 1 景观格局总体特征分析 根据 F ragstat s 软件 , 选取景观级别指数对滨海 新区的景观格局进行分析 , 结果见图 2。 由图 2 可见 , 天 津滨海 新区 土地利 用景 观的 NP、 P D、 ED 在 1979 在 1992 2005 1979 1992 年基本处 于增加趋势 , 2005 年 基 本 都 处 于 减 少 趋 势 , 而 在
林草地 - 40 987. 91 - 3. 00
降, 建设用地面积增加了 26 239. 40 hm , 年均增加 1. 78% , 林草地面积 减少了 40 987. 91 hm 2 , 年均减 少 3. 00% ; 农用地面积也呈增加趋势 , 而湿地面积 增加较不明显, 农用地面积增加了 16 802. 05 hm 2 , 年 均增加 1. 07% , 湿地 面积增加了 9 610. 88 hm , 95
平稳状态 ; SP LIT 整体表现为下降趋 势, 表明 该区 的景观 不 均 匀 性 增大 ; CONT AG 总 体 呈 上 升 趋 势 , 其中 在 1992 年 出 现 下降 , 之后 缓 慢上 升 , 但 CONT AG 整体都较低 , 可见该区的景观 蔓延度水 平不佳, 连通性较差 , 表明该区生态环境受人 类活 动的干扰较多。 综上 , 天津滨海新区土地利用景观的总体特征 表现为在人类开发活动的干扰下 , 景观多样性、 均匀 度降低, 不均匀性增强, 景观破碎化程度有所加强, 蔓延度水平差 , 连通性不好。 2. 2. 2 不同土地利用类型的景观格局指数变化分析 1979 2008 年天津滨 海新区不同土 地利用类 型的主要景观格局指数变化见图 3 。 ( 1) 农用地 由图 3 可见 , 1979 2008 年天 津滨海 新区 农 用地的 NP 和 PD 都呈现出先增 后减再增, 但 最后 总体减少的变化趋势 , 2008 年与 1979 年相比, NP 增加了 515 个 , PD 增加了 0. 37 个 / hm 2 , 表明农用 地的破碎化程度先增加, 而后又 相对趋于稳定 , 这 主要是由 于近年 来的农 田保护 政策发 挥了 作用。 农用地 PAF RAC 总体降 低, 但总 体较其他土地 利 用类型高 , 说明农用地的破碎化程度相对较高 ; AI 总体上升, IJI 总 体降 低, 表明 农用 地 的分 散性 增 强。 由 此可 见 , 该区 农用地 景观在 1979 19 92 年